野生菠菜为栽培品种培育抗病性提供途径

华盛顿州立大学弗农山分校西北华盛顿研究与推广中心的研究人员在一篇新论文中证明，某些野生菠菜品系对镰刀菌萎蔫病具有抗性。这是一种真菌病害，长期困扰着商业菠菜种子种植者。研究人员还确定了与这种抗性相关的植物基因组区域。

这一发现对华盛顿州西部和俄勒冈州的种子种植者至关重要，世界很大一部分菠菜种子产自该地区。由于酸性土壤，病原体在此长期构成威胁。

"我们非常高兴地在筛查中发现了一些卓越的抗性，随后我们进行了DNA测序并定位了抗性基因的可能位置，"植物病理学家林赛·杜托伊特表示。她在华盛顿州立大学弗农山分校研究与推广中心从事种子作物病害防治工作已有25年。

尽管本月发表在《科学报告》上的新论文确定了与镰刀菌萎蔫病抗性相关的几种野生菠菜变种，但还需更多研究来理解该抗性的遗传本质。不过，种子公司无需等待即可应用这些发现——他们可以立即开始用具有抗性的野生菠菜变种培育杂交品种。

"不必完全了解抗性机制就能利用它，"杜托伊特说。"这是育种项目立即可用的工具。"

全球菠菜消费量持续大幅增长。在美国，这种富含维生素的蔬菜人均消费量在过去20年间增长了一倍多，其中嫩叶菠菜市场需求尤为强劲。

国内菠菜作物主要在加利福尼亚州、得克萨斯州和佛罗里达州等炎热干燥地区种植。但菠菜种子生产需要罕见的季节条件组合——漫长干燥且不过热的夏季。因此，全球约五分之一的菠菜种子产自太平洋西北地区。

但这些作物对镰刀菌萎蔫病的抗性不足。该病原体通过根部侵入菠菜，阻碍其吸水能力。种子种植者尝试通过长期轮作（种植间隔十年或更久）以及施用碳酸钙处理土壤降低酸度等措施来应对此问题。

即便如此，整季作物遭受昂贵"绝收"的风险始终存在。

在当前研究中，杜托伊特及其实验室的博士后研究员桑贾亚·吉瓦里对68种源自菠菜原产地（乌兹别克斯坦和塔吉克斯坦）的野生菠菜变种进行了筛查，并与16个栽培品种进行对比。阿肯色大学的研究人员也参与了此项研究。

他们在多个野生变种中发现了强效病原体抗性。随后，研究人员定位了与最强抗性相关的染色体区域。这些被称为数量性状基因座（QTL）的位点，可被育种者通过标记辅助选择技术（利用DNA标记筛选理想性状）引入商业品系，从而增强对镰刀菌萎蔫病的抗性。

该研究部分资金由美国农业部国家食品与农业研究所的特色作物研究计划提供支持。项目还获得了华盛顿州立大学农业、人类与自然资源科学学院孵化项目以及阿尔弗雷德·克里斯蒂安森蔬菜种子科学捐赠基金的支持。